JP2022128128A - シール部材及び車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により長期にわたりリップどうしの密着を抑制することができる車輪用軸受装置のシール部材を提供する。【解決手段】車輪用軸受装置における外輪２とハブ輪３によって形成された環状空間Ｓのアウター側開口端を塞ぐアウター側シール部材７は、芯金７１と、芯金７１に固着された弾性部材７２とを備える。弾性部材７２は、環状空間Ｓの外部に向けて延びる外側リップ７３と、外側リップ７３の径方向内側に位置し、外側リップ７３に並んで延びる中間リップ７４とを有する。外側リップ７３は、中間リップ７４と対向する位置に周方向に沿って、アウター側開口端に配置されているときの弾性変形により中間リップ７４が接触可能な複数の凸部７６で構成される第１張り付き規制部を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、シール部材及びそれを備えた車輪用軸受装置に関する。

車輪用軸受装置には、泥水等の異物の浸入を抑制するとともに、グリースが外部へ漏れることを抑制するシール部材が外方部材と内方部材との間に設けられている。このような構成におけるシール部材は、組み付け位置の公差により、リップの変形状態が変わる。そして、リップの変形が大きい場合、隣接するリップどうしの間隔が狭くなり、温度変化等によりリップ間の圧力が変化すると互いに吸着して密着するおそれがある。リップどうしが密着した状態では、リップが所望の接触状態を維持することができず、回転トルクが増大するという問題が生じる。

この対策として、例えば特許文献１では、リップをスリンガに摺接させることで、内方部材の摺接面の加工目によるポンプ効果を避けてリップどうしの密着を抑制している。また特許文献２では、グリースリップの一部を切り欠くことで、中間リップとグリースリップとの間の圧力を軸受内部側に開放し、リップどうしの密着を抑制している。また特許文献３では、グリースリップの摺接面に突起を設けることで、中間リップとグリースリップとの間の圧力を軸受内部側に開放し、リップどうしの密着を抑制している。

特開２０１９－２７４８７号公報 特開２０１７－１１０７８６号公報 特開２０１５－１４３５６４号公報

しかしながら、特許文献１の技術によれば、ハブ輪にシール部材を圧入するための溝を形成しているため、溝に応力が集中し、ハブ輪にクラックが発生しやすくなる。また、ハブ輪の加工の追加及びスリンガの追加によりコストアップする。特許文献２の技術によれば、軸受の回転によりグリースが撹拌されるため、切り欠きを塞ぎ効果が得られないおそれがある。特許文献３によれば、突起が摺接するため摩耗しやすく、寿命が短いという問題がある。

また、特許文献２及び特許文献３では、中間リップとグリースリップとの吸着を抑制することを目的としており、外側リップと中間リップとの密着を抑制することについては開示されていない。さらに、グリースリップに圧力を逃がす機構を設けているため、軸受の温度が上昇して内部圧力が抜けた後、軸受の温度が下降すると内部圧力が負圧となり、リップどうしが吸着しやすくなるという問題もある。

本発明は、簡単な構成により長期にわたりリップどうしの密着を抑制することができる車輪用軸受装置のシール部材を提供することを目的とする。また、そのシール部材を備えた車輪用軸受装置を提供することも目的とする。

本発明のシール部材は、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、外周に軸方向に延びる小径段部を有するハブ輪、及び前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備える車輪用軸受装置における、前記外方部材と前記内方部材によって形成された環状空間の開口端を塞ぐシール部材であって、芯金と、前記芯金に固着された弾性部材と、を備え、前記弾性部材は、前記環状空間の外部に向けて延びる第１リップと、前記第１リップの径方向内側に位置し、前記第１リップに並んで延びる第２リップと、を有し、前記第１リップ又は前記第２リップの一方のリップは、他方のリップと対向する位置に周方向に沿って、前記開口端に配置されているときの弾性変形により前記他方のリップが接触可能な複数の凸部又は凹部で構成される第１張り付き規制部を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成により長期にわたりリップどうしの密着を抑制することができる車輪用軸受装置のシール部材を実現することができる。

一実施形態の車輪用軸受装置の断面図である。 図１のアウター側シール部材周辺の拡大断面図である。 図１のアウター側シール部材周辺の拡大図であって、アウター側シール部材の押し込み量が組付け公差の範囲内における最小量である状態の拡大断面図である。 図３のアウター側シール部材における外側リップの凸部周辺の拡大図である。 第１張り付き規制部の他の形態を示すアウター側シール部材周辺の拡大断面図である。 図５のアウター側シール部材における外側リップの凹部周辺の拡大図である。 第１張り付き規制部及び第２張り付き規制部を有するアウター側シール部材周辺の拡大断面図である。 図７のアウター側シール部材における外側リップの凸部周辺の拡大図である。

［車輪用軸受装置の全体構成］
図１を用いて、車輪用軸受装置１の全体構成について説明する。なお、以下の説明において、インナー側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表し、アウター側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表す。軸方向とは、車輪用軸受装置１の回転軸Ａに沿った方向を表す。径方向外側とは、車輪用軸受装置１の回転軸Ａから遠ざかる方向を表す。径方向内側とは、車輪用軸受装置１の回転軸Ａに近づく方向を表す。

図１に示すように、車輪用軸受装置１は、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持する。車輪用軸受装置１は、外輪２と、ハブ輪３と、内輪４と、転動体５と、インナー側シール部材６と、アウター側シール部材７とを備えている。

外方部材である外輪２は、ハブ輪３と内輪４とを支持している。外輪２のインナー側端部２ｇにおける内周面には、インナー側シール部材６を嵌合するインナー側嵌合面２ｂが設けられている。外輪２のアウター側端部２ｆにおける内周面には、アウター側シール部材７を嵌合するアウター側嵌合面２ｃが設けられている。外輪２の外周面２ｅには、図示しない懸架装置のナックルに取り付けるための車体取り付けフランジ２ｄが一体に設けられている。外輪２の内周面には、そのインナー側及びアウター側に複列の外側軌道面２ａ・２ａが周方向に設けられている。

内方部材は、ハブ輪３と内輪４とによって構成されている。ハブ輪３は、図示しない車両の車輪を回転自在に支持する。ハブ輪３の外周面におけるインナー側端部には、軸方向に延びる縮径された小径段部３ａが設けられている。ハブ輪３のアウター側端部には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂが一体的に設けられている。車輪取り付けフランジ３ｂには、ハブ輪３と車輪又はブレーキ装置とを締結するためのハブボルト３ｃが圧入されている。また、ハブ輪３のアウター側の外周面には、アウター側の外側軌道面２ａに対向する内側軌道面３ｄが設けられている。

ハブ輪３における車輪取り付けフランジ３ｂのインナー側基端部分にハブ輪３の回転軸Ａを中心とする円環状の凹部３ｅが設けられている。凹部３ｅは、回転軸Ａに垂直な平端面３ｆと、平端面３ｆの径方向内側端部から径方向内側へ延びる円弧面３ｇと、円弧面３ｇの径方向内側端部から回転軸Ａに平行にインナー側へ延びる軸周面３ｈとを有している。凹部３ｅには研磨加工仕上げが施される。

内輪４は、ハブ輪３の小径段部３ａに圧入されている。内輪４の外周面には、インナー側の外側軌道面２ａに対向する内側軌道面４ａが設けられている。つまり、ハブ輪３のインナー側には、内輪４によって内側軌道面４ａが構成されている。また、内輪４のインナー側端部４ｃにおける外周面には、インナー側シール部材６を嵌合する嵌合面４ｂが設けられている。

インナー側の転動体５は、内輪４の内側軌道面４ａと、外輪２のインナー側の外側軌道面２ａとの間に転動自在に挟まれている。アウター側の転動体５は、ハブ輪３の内側軌道面３ｄと、外輪２のアウター側の外側軌道面２ａとの間に転動自在に挟まれている。つまり、インナー側の転動体５とアウター側の転動体５とは、外方部材と内方部材との両軌道面間に転動自在に収容されている。このように、車輪用軸受装置１においては、外輪２と、ハブ輪３及び内輪４と、複列の転動体５とによって複列アンギュラ玉軸受が構成されている。なお、車輪用軸受装置１は複列アンギュラ玉軸受に替えて複列円錐ころ軸受を構成していてもよい。

インナー側シール部材６及びアウター側シール部材７は、外方部材と内方部材とによって形成された環状空間Ｓの開口端を塞ぐシール部材である。インナー側シール部材６は、環状空間Ｓのうち外輪２と内輪４との間に形成されたインナー側開口端に装着されている。一方、アウター側シール部材７は、環状空間Ｓのうち外輪２とハブ輪３との間に形成されたアウター側開口端に装着されている。以下に、アウター側シール部材７の詳細な構成について説明する。

［アウター側シール部材］
図２は、図１におけるアウター側シール部材７周辺の拡大図である。アウター側シール部材７は、芯金７１に弾性部材７２を加硫接着により固着したものである。芯金７１は、外方部材２のアウター側嵌合面２ｃに内嵌される嵌合部７１ａと、嵌合部７１ａのアウター側端部から径方向内側へ延びる側板部７１ｂとを有している。弾性部材７２は、第１リップの一例としての外側リップ７３と、第２リップの一例としての中間リップ７４と、グリースリップ７５と、第１張り付き規制部の一例としての凸部７６とを有している。

外側リップ７３は、環状空間Ｓの外部（本実施形態では径方向外側）に向けて延びるリップである。外側リップ７３の先端縁はハブ輪３の平端面３ｆに摺接する。中間リップ７４は、外側リップ７３の径方向内側に位置し、外側リップ７３に並んで延びるリップである。中間リップ７４の先端縁はハブ輪３の円弧面３ｇに接触している。外側リップ７３及び中間リップ７４は、外部からの泥水等の異物の浸入を抑制するリップである。グリースリップ７５は、中間リップ７４の径方向内側に位置し、環状空間Ｓの内部（本実施形態では径方向内側）に向けて延びるリップである。グリースリップ７５の先端縁はハブ輪３の軸周面３ｈに接触している。グリースリップ７５は、環状空間Ｓのグリースが外部へ漏れることを抑制するリップである。

凸部７６は、外側リップ７３と中間リップ７４の密着を抑制する部材である。図３及び図４は、外側リップ７３の凸部７６周辺の拡大図である。図２及び図３に示すように、凸部７６は、外側リップ７３における中間リップ７４と対向する位置に、周方向に沿って複数配置されている。本実施形態において凸部７６は、径方向に延びる直方体形状を有し、外側リップ７３の基端部に、外側リップ７３の全周にわたって所定の間隔で配置されている。

ここで、図２は、外輪２のアウター側嵌合面２ｃに対するアウター側シール部材７のインナー側への押し込み量が、組付け公差の範囲内における最大量である状態を示している。この状態において、凸部７６と中間リップ７４とは距離Ｌ１を有している。一方、図３は、アウター側シール部材７の押し込み量が組付け公差の範囲内における最小量である状態を示している。この状態では、ハブ輪３の凹部３ｅに押されて外側リップ７３及び中間リップ７４の変形量が大きくなり、凸部７６と中間リップ７４との距離Ｌ２は距離Ｌ１よりも短くなっている。

図２及び図３の状態において、凸部７６は中間リップ７４と接触していない。つまり、凸部７６は、アウター側シール部材７が組付け公差の範囲内で車輪用軸受装置１に組付けられているときに、中間リップ７４と接触しない形状を有している。

なお、外側リップ７３及び中間リップ７４が図３の状態よりもさらに大きく弾性変形した場合には、凸部７６が中間リップ７４と接触する。例えば、温度変化等により外側リップ７３と中間リップ７４間の圧力が低下した場合、凸部７６が中間リップ７４と接触する。つまり、アウター側シール部材７は、アウター側開口端に配置されているときの弾性変形の状態により中間リップ７４と接触可能である。

このように、簡単な構成の凸部７６により、もし凸部７６が中間リップ７４と接触する状態となっても、凸部７６間においては外側リップ７３と中間リップ７４とが接触しないため、外側リップ７３と中間リップ７４の密着を抑制することができる。また、凸部７６は、ハブ輪３に摺接せず摩耗することがないため、長期にわたり密着を抑制する機能を維持することができる。

図５及び図６は、第１張り付き規制部の他の形態を示す図である。図５は、外輪２のアウター側嵌合面２ｃに対するアウター側シール部材７のインナー側への押し込み量が、組付け公差の範囲内における最小量である状態を示している。

図５及び図６に示すように、第１張り付き規制部は直方体形状に凹んだ凹部７７で構成されている。凹部７７は、上記の凸部７６と同じ位置に配置されている。このような凹部７７によれば、外側リップ７３と中間リップ７４とが接触する状態となっても、凹部７７においては外側リップ７３と中間リップ７４とが接触しないため、外側リップ７３と中間リップ７４の密着を抑制することができる。

なお、上述した凸部７６又は凹部７７は、外側リップ７３に配置される替わりに、中間リップ７４における外側リップ７３と対向する位置に配置されていてもよい。この構成によっても、上記と同様の効果を得ることができる。このように、第１張り付き規制部は、外側リップ７３又は中間リップ７４に設けられる複数の凸部７６又は凹部７７で構成することができる。

図７及び図８は、第１張り付き規制部に加え、第２張り付き規制部を有するアウター側シール部材７０ついて説明する図である。図７は、外輪２のアウター側嵌合面２ｃに対するアウター側シール部材７０のインナー側への押し込み量が、組付け公差の範囲内における最小量である状態を示している。

アウター側シール部材７０における弾性部材７２は、第１張り付き規制部の一例としての凸部７８と、第２張り付き規制部の一例としての凸部７９とを有している。アウター側シール部材７０の他の構成は上述したアウター側シール部材７と同様である。

凸部７８は、略円柱形状を有し、外側リップ７３の基端部に、外側リップ７３の全周にわたって所定の間隔で配置されている。一方、凸部７９は、中間リップ７４における外側リップ７３と対向する位置に、周方向に沿って複数配置されている。本実施形態において凸部７９は、凸部７８と同様の略円柱形状を有し、中間リップ７４の先端部に、中間リップ７４の全周にわたって所定の間隔で配置されている。凸部７８と凸部７９とは接触しないように、互いに対向しない位置に配置されている。

凸部７８及び凸部７９は、図７の状態において、対向するリップ７３、７４と接触していない。つまり、凸部７８及び凸部７９は、アウター側シール部材７０が組付け公差の範囲内で車輪用軸受装置１に組付けられているときに、対向するリップ７３、７４と接触しない形状を有している。なお、上述したアウター側シール部材７と同様に、外側リップ７３及び中間リップ７４が図７の状態よりもさらに大きく弾性変形した場合には、凸部７８及び凸部７９が対向するリップ７３、７４と接触可能である。

このように、簡単な構成の凸部７８及び凸部７９により、もし凸部７８及び凸部７９が対向するリップ７３、７４と接触する状態となっても、凸部７８間及び凸部７９間においては外側リップ７３と中間リップ７４とが接触しないため、外側リップ７３と中間リップ７４の密着を抑制することができる。また、凸部７８間及び凸部７９は、ハブ輪３に摺接せず摩耗することがないため、長期にわたり密着を抑制する機能を維持することができる。

なお、凸部７８及び凸部７９の形状には特に限定はなく、例えば上述した長方形状であってもよい。また、第１張り付き規制部及び第２張り付き規制部は、上述した凹部７７のような凹部であってもよい。

上述した第１張り付き規制部及び第２張り付き規制部は、外側リップ７３又は中間リップ７４と一体成型されることが好ましい。本実施形態では、弾性部材７２全体が一体成型されている。

以上、本実施形態の車輪用軸受装置１は、ハブ輪３の外周に転動体５の内側軌道面３ｄが直接形成されている第３世代構造の車輪用軸受装置として説明したがこれに限定されるものではなく、例えば、ハブ輪に一対の内輪が圧入固定された第２世代構造又は第１世代構造であってもよい。また、本実施形態において、リップどうしの密着を抑制するシール部材は、アウター側シール部材として説明を行ったが、インナー側シール部材として用いてもよい。また、上記の実施形態は、本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 車輪用軸受装置
２ 外輪（外方部材）
２ａ 外側軌道面
３ ハブ輪（内方部材）
３ａ 小径段部
３ｄ、４ａ 内側軌道面
４ 内輪（内方部材）
５ 転動体
７ アウター側シール部材（シール部材）
７１ 芯金
７２ 弾性部材
７３ 外側リップ（第１リップ）
７４ 中間リップ（第２リップ）
７６、７８ 凸部（第１張り付き規制部）
７７ 凹部（第１張り付き規制部）
７９ 凸部（第２張り付き規制部）
Ｓ 環状空間

Claims (11)

1. 内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、
   外周に軸方向に延びる小径段部を有するハブ輪、及び前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、
   前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備える車輪用軸受装置における、前記外方部材と前記内方部材によって形成された環状空間の開口端を塞ぐシール部材であって、
   芯金と、前記芯金に固着された弾性部材と、を備え、
   前記弾性部材は、前記環状空間の外部に向けて延びる第１リップと、前記第１リップの径方向内側に位置し、前記第１リップに並んで延びる第２リップと、を有し、
   前記第１リップ又は前記第２リップの一方のリップは、他方のリップと対向する位置に周方向に沿って、前記開口端に配置されているときの弾性変形により前記他方のリップが接触可能な複数の凸部又は凹部で構成される第１張り付き規制部を有することを特徴とするシール部材。
2. 前記第１張り付き規制部は、前記シール部材が組付け公差の範囲内で組付けられているときに、前記他方のリップと接触しない形状とすることを特徴とする請求項１に記載のシール部材。
3. 前記第１張り付き規制部は、前記第１リップの基端部に設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシール部材。
4. 前記第１張り付き規制部は、前記一方のリップと一体成型されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のシール部材。
5. 前記他方のリップは、前記一方のリップと対向する位置に周方向に沿って、前記開口端に配置されているときの弾性変形により前記一方のリップが接触可能な複数の凸部又は凹部で構成される第２張り付き規制部を有することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のシール部材。
6. 前記第２張り付き規制部は、前記シール部材が組付け公差の範囲内で組付けられているときに、前記一方のリップと接触しない形状とすることを特徴とする請求項５に記載のシール部材。
7. 前記第２張り付き規制部は、前記第２リップの先端部に設けられることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のシール部材。
8. 前記第２張り付き規制部は、前記他方のリップと一体成型されることを特徴とする請求項５から請求項７の何れか一項に記載のシール部材。
9. 前記第１リップ及び前記第２リップは外部からの異物の浸入を抑制するリップであることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか一項に記載のシール部材。
10. 請求項１から請求項９の何れか一項に記載のシール部材を備えた車輪用軸受装置。
11. 前記芯金は前記外方部材に嵌合し、前記第１リップ及び前記第２リップは前記内方部材に摺接することを特徴とする請求項１０に記載の車輪用軸受装置。

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